2015 Fiscal Year Annual Research Report
強磁性・反強磁性半導体を用いた超高速スピントロニクスに関する研究
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15J01672
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
都澤 章平 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Liドナーを共添加した強磁性半導体(Ga,Mn)As薄膜の面内磁気異方性および面内異方性磁気抵抗効果の温度依存性を測定した。異方性の大きさと方向が温度の関数であり、一軸異方性の符号が温度変化に伴って反転することを見出した。一軸異方性の符号が変化する温度において異方性磁気抵抗効果の符号も反転することを明らかにした。一方で、同時に測定したプレーナー・ホール抵抗の符号は温度に依存しなかった。プレーナー・ホール抵抗は異方性磁気抵抗の横成分と考えられていることから、従来の理解の範囲内ではプレーナー・ホール抵抗の符号は異方性磁気抵抗効果のそれと同時に変化することが期待されるが、それとは異なる結果を得た。このような振る舞いは過去に報告されておらず、強磁性半導体中の電流磁気効果の起源を明らかにするための有用な知見を得ることができた。
分子線エピタキシ装置の分子線源としてLi、Cuを導入し、反強磁性半導体LiMnAsおよびCuMnAsの結晶成長に着手した。良質な単結晶を得るための分子線フラックス比、基板の選択、基板温度・成長速度の最適化を進めている。
反強磁性金属PtMnと強磁性金属パーマロイの積層構造において、パーマロイに強磁性共鳴励起した際にPtMn中に逆スピン・ホール効果によって発生する直流電圧信号を観測した。反強磁性体中での電流-スピン流変換効率を決めるための定量的解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ドナーを共添加した強磁性半導体に関する研究においては、異方性磁気抵抗効果とプレーナー・ホール効果の符号が異なるという強磁性半導体の電流磁気効果を理解する上で重要な現象を観測し、期待以上の成果が得られた。反強磁性半導体の結晶成長に関しては、分子線エピタキシ装置への材料の導入を終え、良質な結晶を得るための成長条件を検討している段階にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
既存材料である半導体GaAsや強磁性半導体(Ga,Mn)As上にエピタキシャル成長可能な反強磁性半導体材料(CuMnAs等)を作製に向けて結晶成長条件の吟味を引き続き行う。作製した反強磁性半導体の結晶特性、電気特性、磁気特性評価を行う。また、磁気輸送測定を行うことで、磁化ダイナミクスの高感度な検出に用いることができる電流磁気効果(異常ホール効果、異方性磁気抵抗効果)についての検討を行う。
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